本實(shí)用新型涉及巖土工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于邊坡土體水分遷移及變形的試驗(yàn)裝置，特別應(yīng)用于研究降雨與地下水共同作用下邊坡土體水分遷移及變形規(guī)律。

背景技術(shù)：

滑坡是常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害，常常給工程建設(shè)造成巨大損失，并威脅人類生命與財(cái)產(chǎn)安全。水的入滲是影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素之一，揭示降雨和地下水耦合作用導(dǎo)致的邊坡破壞機(jī)理，對(duì)防治或預(yù)報(bào)滑坡地質(zhì)災(zāi)害具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。鑒于目前針對(duì)降雨和地下水耦合作用下邊坡穩(wěn)定性研究甚少，這給降雨和地下水共同作用下邊坡土體水分遷移及變形規(guī)律研究帶來(lái)諸多困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種應(yīng)用于邊坡土體水分遷移及變形的試驗(yàn)裝置，可以輔助研究降雨與地下水共同作用下邊坡土體水分遷移及變形規(guī)律。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種應(yīng)用于邊坡土體水分遷移及變形的試驗(yàn)裝置，包括底座和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在底座并排設(shè)有模型箱和給水箱，所述模型箱與給水箱左右相互接觸，所述模型箱與給水箱相接觸部位填充有透明硅膠，所述模型箱右側(cè)與給水箱左側(cè)相連接處設(shè)有隔板，所述隔板上設(shè)有若干個(gè)滲流孔，所述滲流孔連通模型箱的箱內(nèi)腔與給水箱的箱內(nèi)腔，所述隔板表面設(shè)有封閉滲流孔的遮擋部；所述底座上固定連接有螺桿支架，所述螺桿支架頂部安裝有降雨系統(tǒng)；所述模型箱內(nèi)部布置有邊坡土體，所述邊坡土體外表面布設(shè)有若干個(gè)位移傳感器，所述邊坡土體內(nèi)部埋設(shè)有若干個(gè)土壤濕度傳感器；所述監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括高速攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)，所述高速攝像機(jī)的鏡頭對(duì)應(yīng)模型箱內(nèi)的邊坡土體設(shè)置，所述計(jì)算機(jī)分別與土壤濕度傳感器、位移傳感器、高速攝像機(jī)電通信連接，所述土壤濕度傳感器用于檢測(cè)邊坡土體的土壤濕度并保存土壤濕度數(shù)據(jù)，所述位移傳感器用于檢測(cè)邊坡土體外表面坡面的位移情況并保存位移數(shù)據(jù)，所述高速攝像機(jī)用于對(duì)邊坡土體變化進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像并保存攝像視頻或/和圖像，所述土壤濕度傳感器將土壤濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和顯示，所述位移傳感器將位移數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和顯示，所述高速攝像機(jī)將攝像視頻或/和圖像實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和顯示。

為了更好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型，所述降雨系統(tǒng)包括導(dǎo)流管，所述導(dǎo)流管呈蛇形或S形或螺旋形，所述導(dǎo)流管一端為封閉端，所述導(dǎo)流管另一端為供水端，所述導(dǎo)流管的供水端上安裝有供水閥，所述導(dǎo)流管上連通安裝有若干個(gè)用于向邊坡土體噴灑雨水的噴頭，所有噴頭均對(duì)應(yīng)模型箱內(nèi)的邊坡土體設(shè)置。

為了便于對(duì)模型箱內(nèi)的邊坡土體進(jìn)行觀測(cè)，所述模型箱由透明有機(jī)玻璃制造而成。

為了便于測(cè)量給水箱內(nèi)的水位高度變化，所述給水箱表壁上設(shè)有用于測(cè)量給水箱水位高度的刻度線。

作為優(yōu)選，所述隔板的遮擋部為紗布，所述隔板內(nèi)外表面分別粘貼有封閉滲流孔的紗布。

作為優(yōu)選，所述高速攝像機(jī)底部安裝有三角支架，所述高速攝像機(jī)通過(guò)三角支架放置于底座上。

為了便于螺桿支架與底座之間實(shí)現(xiàn)可拆卸式安裝固定，所述底座上設(shè)有螺紋孔，所述螺桿支架底部設(shè)有底座螺紋孔螺紋連接的螺紋柱。

本實(shí)用新型較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果：

本實(shí)用新型可以輔助研究降雨與地下水共同作用下邊坡土體水分遷移及變形規(guī)律，可模擬不同強(qiáng)度的降雨和地下水耦合作用下邊坡土體的水分遷移及變形演化情況。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于操作、重復(fù)性試驗(yàn)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可模擬不同降雨強(qiáng)度與不同地下水滲流作用下邊坡變形破壞情況，有利于為工程設(shè)計(jì)提供相關(guān)科學(xué)依據(jù)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中降雨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，附圖中的附圖標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的名稱為：

1－底座，2－螺桿支架，3－模型箱，4－給水箱，5－降雨系統(tǒng)，6－監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，7－隔板，8－土壤濕度傳感器，9－位移傳感器，10－導(dǎo)流管、11－噴頭，12－供水閥，13－高速攝像機(jī)，14－計(jì)算機(jī)，15－邊坡土體。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明：

實(shí)施例

如圖1～圖3所示，一種應(yīng)用于邊坡土體水分遷移及變形的試驗(yàn)裝置，包括底座1和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6，在底座1并排設(shè)有模型箱3和給水箱4，本實(shí)施例的模型箱3由透明有機(jī)玻璃制造而成，模型箱3由透明材料制造，便于試驗(yàn)人員對(duì)模型箱3內(nèi)邊坡土體15進(jìn)行觀測(cè)，也便于高速攝像機(jī)13對(duì)邊坡土體15變化進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像操作。本實(shí)施例的給水箱4表壁上設(shè)有用于測(cè)量給水箱4水位高度的刻度線，通過(guò)刻度線可以方便測(cè)量出從給水箱4流入模型箱3中水的含量。本實(shí)施例的底座1由長(zhǎng)方體鋼板制作而成。模型箱3與給水箱4左右相互接觸，模型箱3與給水箱4相接觸部位填充有透明硅膠，模型箱3右側(cè)與給水箱4左側(cè)相連接處設(shè)有隔板7，隔板7上設(shè)有若干個(gè)滲流孔，滲流孔連通模型箱3的箱內(nèi)腔與給水箱4的箱內(nèi)腔，隔板7表面設(shè)有封閉滲流孔的遮擋部，當(dāng)試驗(yàn)前，遮擋部遮擋封閉滲流孔，給水箱4內(nèi)的水就不會(huì)流入到模型箱3中；當(dāng)試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，可以打開(kāi)遮擋部，讓遮擋部不再遮擋封閉滲流孔，給水箱4內(nèi)的水就會(huì)流入到模型箱3中，模擬地下水滲透到邊坡土體15中。本實(shí)施例優(yōu)選隔板7的遮擋部為紗布，隔板7內(nèi)外表面分別粘貼有封閉滲流孔的紗布。底座1上固定連接有螺桿支架2，本實(shí)施例的底座1上設(shè)有螺紋孔，螺桿支架2底部設(shè)有底座1螺紋孔螺紋連接的螺紋柱。

如圖1所示，螺桿支架2頂部安裝有降雨系統(tǒng)5。如圖2所示，降雨系統(tǒng)5包括導(dǎo)流管10，導(dǎo)流管10呈蛇形或S形或螺旋形，導(dǎo)流管10一端為封閉端，導(dǎo)流管10另一端為供水端，導(dǎo)流管10的供水端上安裝有供水閥12，導(dǎo)流管10的供水端與供水泵密封連通，通過(guò)供水泵實(shí)現(xiàn)向?qū)Я鞴?0中源源不斷地供水，供水閥12用于對(duì)導(dǎo)流管10中的水流實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)控制，導(dǎo)流管10上連通安裝有若干個(gè)用于向邊坡土體15噴灑雨水的噴頭11，所有噴頭11均對(duì)應(yīng)模型箱3內(nèi)的邊坡土體15設(shè)置。

如圖1所示，模型箱3內(nèi)部布置有邊坡土體15，邊坡土體15外表面布設(shè)有若干個(gè)位移傳感器9，邊坡土體15內(nèi)部埋設(shè)有若干個(gè)土壤濕度傳感器8。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6包括高速攝像機(jī)13和計(jì)算機(jī)14，高速攝像機(jī)13的鏡頭對(duì)應(yīng)模型箱3內(nèi)的邊坡土體15設(shè)置，計(jì)算機(jī)14分別與土壤濕度傳感器8、位移傳感器9、高速攝像機(jī)13電通信連接，土壤濕度傳感器8用于檢測(cè)邊坡土體15的土壤濕度并保存土壤濕度數(shù)據(jù)，位移傳感器9用于檢測(cè)邊坡土體15外表面坡面的位移情況并保存位移數(shù)據(jù)，高速攝像機(jī)13用于對(duì)邊坡土體15變化進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像并保存攝像視頻或/和圖像，土壤濕度傳感器8將土壤濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)14中存儲(chǔ)和顯示，位移傳感器9將位移數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)14中存儲(chǔ)和顯示，高速攝像機(jī)13將攝像視頻或/和圖像實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)14中存儲(chǔ)和顯示。

本實(shí)施例優(yōu)選的高速攝像機(jī)13底部安裝有三角支架，高速攝像機(jī)13通過(guò)三角支架放置于底座1上。

使用本實(shí)用新型開(kāi)展降雨與地下水耦合作用下邊坡土體模型試驗(yàn)時(shí)，具體步驟如下：

第一步、在模型箱3中布設(shè)土體邊坡，邊坡土體15的坡頂靠近隔板7一側(cè)，邊坡土體15的坡底靠近模型箱3遠(yuǎn)離隔板7一側(cè)。所述邊坡土體15分層壓實(shí)，每層邊坡土體15均勻埋設(shè)若干個(gè)土壤濕度傳感器8，最后在邊坡土體15坡面外表面均勻布設(shè)若干個(gè)位移傳感器9，本實(shí)用新型可以在模型箱3前側(cè)面板的外表面粘貼刻度尺用以標(biāo)定；

第二步、將螺桿支架2底部的螺紋柱螺紋連接于底座1的螺紋孔中，固定好螺旋支架2，將降雨系統(tǒng)5安裝于螺旋支架2上，通過(guò)于螺旋支架2調(diào)整好降雨系統(tǒng)5的高度，使得位于該高度值的降雨系統(tǒng)5的降雨范圍完全覆蓋邊坡土體15，實(shí)現(xiàn)通過(guò)降雨系統(tǒng)5真實(shí)模擬降雨情況，向給水箱4的箱內(nèi)注水至最大刻度線位置處；

第三步、安裝并調(diào)試監(jiān)測(cè)系統(tǒng)6，在土體邊坡15的左側(cè)、前側(cè)、右側(cè)、上側(cè)分別放置一個(gè)高速攝像機(jī)13，每個(gè)高速攝像機(jī)13通過(guò)三角支架布置于模型箱3外側(cè)的相應(yīng)位置處，使其對(duì)準(zhǔn)土體邊坡15；

第四步、打開(kāi)降雨系統(tǒng)5的供水閥12，并同時(shí)打開(kāi)給水箱4的開(kāi)關(guān)閥門(mén)開(kāi)始模擬降雨和地下水同時(shí)作用，維持半小時(shí)后關(guān)閉降雨系統(tǒng)5的供水閥12和給水箱4的開(kāi)關(guān)閥門(mén)；

第五步、土壤濕度傳感器8對(duì)邊坡土體15的土壤濕度進(jìn)行檢測(cè)并得到土壤濕度數(shù)據(jù)，位移傳感器9對(duì)邊坡土體15外表面坡面的位移情況進(jìn)行檢測(cè)并得到位移數(shù)據(jù)，高速攝像機(jī)13對(duì)邊坡土體15變化進(jìn)行實(shí)時(shí)攝像并保存攝像視頻或/和圖像，土壤濕度傳感器8將土壤濕度數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)14中存儲(chǔ)和顯示，位移傳感器9將位移數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)14中存儲(chǔ)和顯示，高速攝像機(jī)13將攝像視頻或/和圖像實(shí)時(shí)傳輸至計(jì)算機(jī)14中存儲(chǔ)和顯示。試驗(yàn)人員根據(jù)采集所得數(shù)據(jù)及圖像、攝像視頻進(jìn)行分析，可以非常方便地研究出降雨與地下水耦合作用下，邊坡土體15水分遷移及變形演化規(guī)律。

上述實(shí)施方式只是本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，并不是用來(lái)限制本實(shí)用新型的實(shí)施與權(quán)利范圍的，凡依據(jù)本實(shí)用新型申請(qǐng)專利保護(hù)范圍所述的內(nèi)容做出的等效變化和近似替換，均應(yīng)落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。